人体运动动力学

2. 牛顿第一定律(惯性定律)及其应用 任何物体，在不受力作用时，都保持静 止或匀速直线运动状态。
惯性:物体具有保持其原有 “运动状态”的性质.
牛顿定律在体育运动中的应用
1.长跑的匀速跑 2.举重等动作的连贯性
3、牛顿第二运动定律及其应用 要使物体运动状态发生变化，就必须对物体
施加力。当—物体受到的合外力不为零时，物体
(4) 作用力与反作用力等值反向，沿同一直线这一规律，不受相
互作用的两物体的运动状态的影响。不管它们处于静止状态还 是运动状态，相互作用力的上述规律仍然成立。
第三运动定律在体育运动中的应用

当人们进行各种运动时，作用力与反作用 力问题是普遍存在的。弄清它们的关系， 才能正确分析体育运动中各力的特点，结 合牛顿第二运动定律进行深入研究。

在跑、跳等动作中，人们一般都知道要跑得跟
快、跳得更高更远就必须加大蹬地力量，实际 上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是 地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而 身体却向前上方运动的原因。

要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地
力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉
活动是主动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收 缩的力量（内力），以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力 （外力），使人体运动状态发生变化。

另外，实践中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可提 高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子，起跑 时用起跑器等 。
跳高起跳过程中的外力作用
3.3 动量定理、动量守恒定律及其应用
1. 动量与冲量的概念 ① 动量（矢量性）

K m v ，单位：米.千克/秒（m. kg /
s）。 ②

冲量（矢量性）
I Ft 单位：牛顿.秒（N. s）
冲量的几何含义：
S=F*t
F S
t
2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的
改变，等于所受所受合外力在这段时间内的冲
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思考题
1. 人体动力学研究的任务是什么? 2. 牛顿第一定律在体育运动中运用的表现有哪些? 3. 举例说明动量定理在体育运动中的运用?
体，以便对每一质点直接应用牛顿第二定律。

牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方 向永远与外力的方向一致。

如果物体同时受到若干个外力的作用，那么物体的加速度就由 这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。

若将合外力分解为水平分力和垂直分力，那么，水平分力只产
生水平加速度，垂直分力只产生垂直加速度。因而牛顿第二定
律的分量式为：
F
x
mi y
F
z
mi aiz

力的单位 力的单位有国际单位制和工程单位制，本书采用国际单位 制。在国际单位制中，质量的单位为“千克”(kg)，加速度的 单位为“米／秒2”(m／s2)，力的单位为“牛顿”(N)，即：

1(N)＝1(kg) *(m／s2)
向心力与离心力分析
② 支撑反作用力
力的性质 计算方法

a
R G ma
G
R
静态与动态支撑反作用力。讨论a, R, G的方向关系。
静态支撑反作用力 R=G=mg
动态支撑反作用力
R=G+ma=(g+a)m
a>0
a<0
R>G
R<G
超重
失重
原地纵跳
F
0
t1
t2
T
t
图6-1-7 CMJ垂直力与时间曲线
量。即：
K I
F t mv v
t
0

动量定理的矢量性。
例题：P73
3、动量定理在体育运动中的应用
1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器 械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。 这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。
2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的
时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。
3．运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力 学参数。

在跳跃项目中，用测力台测出踏跳力随时间的 变化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用 动量定理，则可求出人体腾空的速度。 在另一些情况下，在动作的电影图片上可以计 算出人体或器械的运动速度。反过来，也可以 计算出相应的平均冲力大小。
效应。它们不同于一对平衡力。如踢足球，脚对球的作用力为F，
作用在球上，使球产生加速度和形变。而球对脚的作用力F，同 时作用在脚上，使脚产生向后，的加速度和受到压迫。虽然二 力大小相等，但作用在不同的物体上，产生不同的效果。
(2) 作用力和反作用力互为存在条件。它们总是同时产生、同时
存在，同时消失。 (3) 作用力和反作用力必是同种性质的力。如果作用力是摩擦力， 反作用力也是摩擦力；如果作用力是弹性力，反作用力一定也 是弹性力。
运动的加速度与合外力成正比，与其质量成反比， 加速度的方向与合外力的方向一致，用公式可表 示为：
F ma
在应用牛顿第二定律时应注意的几点： 牛顿第二定律中的物体是被当作质点。在体
育运动中对人体进行研究时，也不例外，在处理
多环节连接体的动力学问题时，要用“隔离物体
法”，也就是把物体分割成多个可视为质点的物

4、动量守恒定律及其应用

任何物质系统在不受外力作用或所受外力
之和为零时，其总动量保持不变。这就是
动量守恒定律。

在动量定理中，当Ft=0时得
mVt—mV1=0
即： mVt=mV1
人体肢体鞭打动作的环节动量传递
M1V1=M2V2
M1<M2 V1>>V3
作业P86：
8，11，14
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3.1.1人体运动中的力 ① 力的概念 影响力的作用效果的三个要素：大小、方向和作用点。 力的矢量性。
② 人体运动的内力和外力
外力与内力的相对性：如果把人体看成一个力学 系统，那么来自于人体外界的力称为外力。例如重力、 支撑反作用力、摩擦力等。只有外力才能引起人体的 整体运动。
③ 人体运动中所受到的外力 a. 重力 大小与方向： G mg g=9.8m/s/s ，方向：指向地球心。

c
b d a
跑 的 人 体 受 力 分 析
1. 牛顿第三运动定律及其应用 若物体 A 对物体 B 作用一力 F AB ，则物体 B 同时以力 F BA反 作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同一直线—上。 即：
FAB= -FBA
正确理解和应用牛顿第三定律应注意的几点：
(1) 作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，分别产生各自的
重力与重量的关系；重量与质量和区别。
b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.静摩擦力和最大静摩擦力
f m m N
b2.滑动摩擦力
f k k N
c. 弹性力
概念：由物体发生形变产生的力。 弹性力的胡克定律：
Fe KX
人体运动中所受到的外力在 体育运动中的运用。
3.1.2 关于内外力之间关系
起跑过程中的外力作用
力 量 训 练 过 程 中 人 体 肌 肉 收 缩 抵 抗 负 荷 的 内 外 力 作 用
3.2牛顿定律及其应用
复习：人体的受力分析
掌握物体受力的分析方法

确定受力分析对象，取出隔离体
确定场力（重力、电磁场力等）
确定所有外力：动力，阻力（摩擦力、 空气阻力等），接触力等。 画受力分析图
在体育动作的分析中，也常用“公斤”作为力的单位，在 用牛顿第二定律计算时，“公斤”应换算为“牛顿”。1(公斤
力)＝9.8(牛顿)。
例题讲解：P63
作业
P86：3，5，7，18
4、牛顿运动定律在体育运动中的应用实例
① 向心力和离心力

向心加速度
向心力
v an r
2
v2 Fn m an m r